JP3307623B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に関し、
特に、１つのケーシングに一列に取り付けられた複数の
シリンダ・ブロックを含み、各シリンダ・ブロックは該
ブロックを一体的に回転駆動させる複数のシリンダを含
む、効率的な内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関は、燃料の有するエネルギーの
蓄えを運動に変換する、一般に用いられる機械である。
すべての内燃機関は「固定シリンダ」の配置を採用して
いる。シリンダのピストンと、該ピストンと主エンジン
・シャフトとの間のコネクティング・ロッドとが、燃料
が燃えたときに膨張するガスでもって、ピストンで開始
された往復直線運動を、内燃機関の出力時に回転するシ
ャフトの形をとってエネルギーを供給する主エンジン・
シャフトの回転運動に変換する。しかしながら、この種
の内燃機関は非効率的である。高い動力出力を得るに
は、例えばラジエータ、燃料ポンプ、キャブレタ他のよ
うな多くの付属装置を備えた大きなシリンダを必要とす
る。したがって、製造コストと維持コストが高価なもの
となる。

【０００３】本発明によるロータリ・シリンダを備えた
内燃機関は、上述した問題を軽減および／または除去す
ることに役立つ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
スペースの有利性および／または重量の低減と効率的な
動力および／または性能の向上とを備えた、一つのケー
シングに一列に取り付けられた複数のシリンダ・ブロッ
クを含む内燃機関を提供することにある。

【０００５】本発明の他の目的、有利性および新規な特
徴は、添付図面と関連して以下に述べる詳細な説明か
ら、さらに明らかになる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するために、本発明に係る内燃機関は、ケーシング
であって、その外周上に配置された複数のスパーク・プ
ラグと、前記外周に形成された複数の排気ポートおよび
複数の吸気ポートとを有するケーシングと、前記ケーシ
ングの中心に設けられたシャフトと、前記シャフトに取
り付けられた複数のギヤと、前記ケーシング内に一列に
かつ回転可能に設けられ、かつ前記ギヤに対応する複数
のシリンダ・ブロックであって、各シリンダ・ブロック
は、ピストンを受けるために前記シリンダ・ブロックの
円周の一部に沿って形成された複数のシリンダを有し、
各シリンダは前記シリンダ・ブロックの回転時に前記ス
パーク・プラグ、排気ポートまたは吸気ポートに接近可
能であり、該シリンダ内に前記ピストンは、前記ギヤと
噛み合うピニオンに枢軸結合されたコネクティング・ロ
ッドに枢動可能に取り付けられている、複数のシリンダ
・ブロックと、前記シリンダ・ブロックの端部に一体に
形成された出力シャフトとを備え、前記コネクティング
・ロッドは前記ピニオンに偏心して取り付けられ、該ピ
ニオンは別のシャフトにより前記シリンダ・ブロックに
取り付けられ、各シリンダ・ブロックは４つのシリンダ
を含み、前記ケーシングは各シリンダ・ブロックに対す
る２つの前記スパーク・プラグ、２つの前記排気ポート
および２つの前記吸気ポートを有し、前記シリンダ・ブ
ロックは前記ケーシング内に回転方向に互いにずらされ
て配置され、前記シリンダの中心線は前記ケーシングの
中心線に対して非放射状であり、前記ピストンは、前記
コネクティング・ロッドによって前記ピニオンを回転さ
せるために動力ストローク、排気ストローク、吸気スト
ロークおよび圧縮ストロークを経る連続的な往復運動を
し、前記ピニオンの回転は、前記出力シャフトを介して
回転動力の出力を供給するために前記シリンダ・ブロッ
クを前記ギヤに対応して回転させる。前記スパーク・プ
ラグは前記ケーシング上の一直線上に配列することがで
きる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の有利な点は、以下のとおりであ
る。 １．本発明の内燃機関は、該内燃機関の体積や重量を激
減させるためのはずみ車を必要としない。 ２．本発明の内燃機関は、簡単かつさらに高効率であ
り、したがって、製造コストおよび維持コストがより少
ない費用で済む。 ３．本発明の内燃機関に、要求された動力を達成するた
めに、さらにシリンダ・ブロックを自由に追加できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１および図４を参照するに、本
発明による内燃機関は、４ストロークの内燃機関であ
る。この内燃機関は、円形ケーシング１０の主シャフト
３０に一列に取り付けられた複数のシリンダ・ブロック
２０を含む。スパーク・プラグ１２は、ケーシング１０
の外周面上に等分に配置されている。また、ケーシング
１０には、吸気ポート１４および排気ポート１６が形成
されている。スパーク・プラグ１２、吸気ポート１４お
よび排気ポート１６のそれぞれの個数は、同じである。

【０００９】各シリンダ・ブロック２０は、ケーシング
１０に回転可能に取り付けられていて、複数のシリンダ
２２と、このシリンダ２２に可動に受け入れられたピス
トン２２０とを有している（図１および図４は、４つの
シリンダと４つのピストンを示している）。ピストン２
２０の個数は、スパーク・プラグ１２、吸気ポート１４
または排気ポート１６のいずれかの個数の２倍である。
すなわち、この実施例においては、２つのスパーク・プ
ラグ、２つの吸気ポートおよび２つの排気ポートがあ
り、２つの同類の要素（２つのスパーク・プラグ、２つ
の吸気ポートまたは２つの排気ポート）間の角度は１８
０度である。各シリンダ２２の中心線は、ケーシング１
０の直径に対して、それぞれ直角である。コネクティン
グ・ロッド２２２は、ピニオン２２４に偏心して枢動可
能に取り付けられ、コネクティング・ロッド２２２の端
部は、ピストン２２０に枢動可能に取り付けられてい
る。ピニオン２２４は、シャフト２２６によってシリン
ダ・ブロック２０に回転可能に取り付けられている。主
ギヤ３２は、各ピニオン２２４に噛み合うために鍵３４
によって主シャフト３０にしっかり取り付けられてい
る。出力シャフト２４は、シリンダ・ブロック２０の端
部に形成されている。

【００１０】図１に示すように、すべてのピストン２２
０は同位相で動き、同時刻にシリンダ２２の頂点に達す
る。上下のシリンダ２２は垂直で、該シリンダに取り付
けられたピストン２２０は、スパーク・プラグ１２と一
直線上にあり、動力（Ｐｏｗｅｒ）ストロークへの準備
状態である。簡単のために、上下のシリンダとピストン
との組み合わせを「シリンダ・ユニット１」と定義づけ
る。左右のシリンダ２２は水平で、該シリンダに取り付
けられたピストン２２０は排気ストロークを実質的に完
了し、吸気ストロークへの準備状態である。これもま
た、簡単のために、これら２つのシリンダとピストンと
の組み合わせを「シリンダ・ユニット２」と定義づけ
る。スパーク・プラグ１２が、シリンダ・ユニット１の
ピストン２２０の上方のシリンダ２２内で燃料混合気に
点火したとき、ピストン２２０は、シリンダ・ブロック
２０を時計回りに回転させるように内側へ押動される。

【００１１】図２を参照するに、シリンダ・ブロック２
０は、時計回りに４５度回転している。シリンダ・ユニ
ット１のピストン２２０は、動力ストロークを完了し、
排気ストロークへの準備状態である。シリンダ・ユニッ
ト２のピストン２２０は、吸気ストロークを完了し、圧
縮ストロークへの準備状態である。再び、すべてのピス
トン２２０は、ストロークの基底状態に同時に到達す
る。

【００１２】シリンダ・ブロック２０は、慣性および／
または他のシリンダ・ブロックからの推進力によって回
転を続け、すべてのピストン２２０は外側へ押動され
る。さらに４５度回転すると、シリンダ・ブロック２０
は、シリンダ・ユニット２が図１に示すシリンダ・ユニ
ット１と同じ位置になるような位置に到達する。さて、
シリンダ・ユニット２は圧縮ストロークを完了し、動力
ストロークへの準備状態にあり、排気ストロークを完了
したシリンダ・ユニット１は吸気ストロークへの準備状
態にある。スパーク・プラグは、再び上述した過程を繰
り返すために燃料混合気に点火する。

【００１３】各シリンダ２２は、シリンダ・ブロックが
回転する４５度でもって１ストロークを完了するので、
各シリンダ２２は、シリンダ・ブロック２０が回転する
１８０度でもって、全４ストローク・サイクルすなわち
吸気、圧縮、動力および排気のストロークを完了する。
また、２つのシリンダは、シリンダ・ブロック２０が回
転する９０度でもってエネルギーを供給する動力ストロ
ークを完了する。それによって、シリンダ・ブロック２
０は連続的に回転する。

【００１４】図３を参照するに、ピストン２２０とコネ
クティング・ロッド２２２は、従来の要素と同様であ
る。往復直線運動を回転運動に変換するためにコネクテ
ィング・ロッド２２２がピニオン２２４に偏心して取り
付けられることは、周知である。ノッチ２２８は、ピニ
オン・コネクティング・ポスト（番号を付していない）
の重量を相殺し、ピニオン２２４がなめらかに回転する
ようピニオン２２４の均衡を保つために、ピニオン２２
４に形成されている。

【００１５】本発明によれば、内燃機関は、図４に示す
ように、ケーシング１０に一列に取り付けられた複数の
シリンダ・ブロック２０を含む。図５に示すように、隣
接したシリンダ・ブロック２０のスパーク・プラグ１
２、吸気ポート１４および排気ポート１６は、４５度ず
つずらされている。選択的に、スパーク・プラグ１２、
吸気ポート１４および排気ポート１６を一直線上にする
ためにシリンダ・ブロック２０をずらしてよい。

【００１６】図６に示すように、スパーク・プラグ１２
は、ケーシング１０全面よりはむしろ一箇所に配置され
るように内燃機関の冷却システムの配列を容易にする一
直線上の位置にある。さらに、この好ましい実施例か
ら、動力出力に関して、本発明の内燃機関の作動の各点
で動力が常に発生するように、シリンダ・ブロックの４
セットは、各々を２２．５度ずつ異なる位置に配して、
ケーシング１０に配列されることが注目すべき点であ
る。

【００１７】図７に示す表Ａは、内燃機関のシリンダ・
ブロックの作動順序を示している。図の目的に関して、
図１のシリンダ・ブロック２０は、シリンダ・ブロック
１の原位置（０度）を定義している。この状態におい
て、シリンダ・ブロック１のシリンダ・ユニット１は動
力ストロークへの準備状態であり、シリンダ・ユニット
２は吸気ストロークへの準備状態である。シリンダ・ブ
ロック１が０度から４５度まで回転すると、シリンダ・
ユニット１およびシリンダ・ユニット２は、それぞれ、
動力ストロークおよび吸気ストロークを完了し、したが
って、そのブロックは「動力／吸気」と表記される。シ
リンダ・ブロック２，３および４は、それぞれ、シリン
ダ・ブロック１より順次１ストロークずつ遅れるので、
各対応するブロックは、「圧縮／排気」、「吸気／動
力」、「排気／圧縮」と表記される。シリンダ・ブロッ
ク２のシリンダ・ユニット１とシリンダ・ブロック４の
シリンダ・ユニット２は、エネルギーを消費する圧縮ス
トロークへの準備状態である。同時に、シリンダ・ブロ
ック１のシリンダ・ユニット１とシリンダ・ブロック３
のシリンダ・ユニット２は、エネルギーを発生する動力
ストロークへの準備状態である。したがって、シリンダ
・ブロック２および４の圧縮ストロークの要求エネルギ
ーは、シリンダ・ブロック１および３の動力ストローク
によって供給される。図７の表Ａに示すように、あるひ
とつの全サイクルにおいて、圧縮ストロークにより消費
されたエネルギーは、動力ストロークを完了した他のシ
リンダ・ブロックによって供給される。内燃機関は、圧
縮ストロークへのエネルギーを蓄えるためのはずみ車を
必要としないので、内燃機関の体積および重量は劇的に
減少し、内燃機関はさらになめらかに運転する。

【００１８】

【表１】

【００１９】例えば、内燃機関は４つの列を有し、各列
は４つのシリンダが給されているとする。

【００２０】動力ストロークからの動力が、３列、２列
および１列のシリンダを有する内燃機関より非常に滑ら
かに伝えられるように、各列は互いに２２．５度だけ離
れている（添付の図に示されているように）。また、か
っこ内の数字は動力ストロークを表す。それゆえ、例え
ば１列を４シリンダの内燃機関とすると、動力出力が通
常の内燃機関より大きく滑らかで、同時に２動力ストロ
ークがある。

【００２１】さらに、ピストン２２０とピニオン２２４
間の結合は、しっかり取り付けられた（既出願の説明に
詳細に記載されている）主ギヤ３２の周りを回転するた
めに内燃機関のシリンダ・ブロックを作動させる。した
がって、主ギヤの周りのシリンダ・ブロックの回転によ
り、はずみ車は、次のストロークのエネルギーを蓄える
ためには必要としない。

【００２２】図８から図１２に示す表Ｂは、内燃機関の
シリンダ・ブロックのエネルギー出力を示している。シ
リンダ・ブロック１において、シリンダ・ユニット１の
作動順序は、「動力−排気−吸気−圧縮」であり、シリ
ンダ・ユニット２の同時に起こる作動順序はシリンダ・
ユニット１より２ストロークだけ遅く、「吸気−圧縮−
動力−排気」である。この２つのユニットを重ねると、
全エネルギー出力は、回転区分０度−４５度、９０度−
１３５度、１８０度−２２５度および２７０度−３１５
度において正値で、回転区分４５度−９０度、１３５度
−１８０度、２２５度−２７０度および３１５度−３６
０度において負値である（図８）。シリンダ・ブロック
２において、シリンダ・ユニット１の同時に起こる作動
順序は、シリンダ・ブロック１のシリンダ・ユニット１
より１ストロークだけ遅く、「圧縮−動力−排気−吸
気」であり、シリンダ・ユニット２の同時に起こる作動
順序は「排気−吸気−圧縮−動力」である。この２つの
ユニットを重ねると、全エネルギー出力は、回転区分４
５度−９０度、１３５度−１８０度、２２５度−２７０
度および３１５度−３６０度において正値で、０度−４
５度、９０度−１３５度、１８０度−２２５度および２
７０度−３１５度において負値である（図９）。２つの
シリンダ・ブロックのエネルギー出力は互いに補足し合
うので、シリンダ・ブロック１および２の合計のエネル
ギー出力は常に正値である（図１２）。シリンダ・ブロ
ック３および４は、シリンダ・ブロック１および２と類
似した作動をし（図１０、図１１）、シリンダ・ブロッ
ク３および４のエネルギー出力は常に正値である（図１
２）。同時に作動するこれらシリンダ・ブロック１，
２，３および４のすべてが合わされたエネルギー出力
は、うねりを発生することなく連続かつ滑らかである
（図１２）。

【００２３】前述したように、図７に示す表Ａは、本発
明による内燃機関のシリンダ・ブロックの作動順序を示
している。図１のシリンダ・ブロック２０は、シリンダ
・ブロック１の原位置（０度）を定義している。この状
態において、シリンダ・ブロック１のシリンダ・ユニッ
ト１は動力ストロークへの準備状態であり、シリンダ・
ユニット２は吸気ストロークへの準備状態である。シリ
ンダ・ブロック１が０度から４５度まで回転すると、シ
リンダ・ユニット１およびシリンダ・ユニット２は、そ
れぞれ、動力ストロークおよび吸気ストロークを完了
し、したがって、そのブロックは「動力／吸気」と表記
される。シリンダ・ブロック２、３および４は、それぞ
れ、シリンダ・ブロック１より順次１ストロークずつ遅
いので、各対応するブロックは、「圧縮／排気」、「吸
気／動力」、「排気／圧縮」と表記される。シリンダ・
ブロック２のシリンダ・ユニット１およびシリンダ・ブ
ロック４のシリンダ・ユニット２は、エネルギーを消費
する圧縮ストロークへの準備状態である。同時に、シリ
ンダ・ブロック１のシリンダ・ユニット１およびシリン
ダ・ブロック３のシリンダ・ユニット１は、エネルギー
を発生する動力ストロークへの準備状態である。したが
って、シリンダ・ブロック２および４の圧縮ストローク
の要求エネルギーは、シリンダ・ブロック１および３の
動力ストロークによって供給される。図７の表Ａに示す
ように、あるひとつの全サイクルにおいて、圧縮ストロ
ークによって消費されたエネルギーは、動力ストローク
を完了した他のシリンダ・ブロックによって供給され
る。本発明による内燃機関は、圧縮ストロークへのエネ
ルギーを蓄えるためのはずみ車を必要としないので、内
燃機関の全体積および全重量は劇的に低減され、かつ内
燃機関はさらに滑らかに運転する。

【００２４】さらにその上、動力の伝達は、偏心してか
つ枢動可能にピニオン２２４に取り付けられたコネクテ
ィング・ロッド２２２を用いて行い、ピニオン２２４は
主ギヤ３２に噛み合うようになっているので、ピストン
からの動力ストロークによって発生された動力は、コネ
クティング・ロッドおよびピニオンによって主ギヤ３２
へ伝達される。他のピストンの運動を駆動するのに要す
る動力を相殺するために、はずみ車はなんら必要でな
く、主シャフトが与える動力を出力するために、クラン
ク・シャフトはなんら必要でない。

【００２５】本発明の多くの特徴と有利な点は、本発明
の構造および機能の詳細とともに、前述の説明において
明らかになっているが、この開示は実例のみであって、
さまざまな変更が、細部において、特に形状、大きさお
よび部品の配置について、本発明の原理を逸脱しない範
囲内において、各請求項を表現する用語の幅広い一般的
な意味で記載された最大の範囲にてなされてよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロックの
断面図。

【図２】図１に示したシリンダ・ブロックを４５度回転
させたときの断面図。

【図３】本発明に係る内燃機関のピストン、ピニオンお
よびギヤの分解斜示図。

【図４】図１に示したシリンダ・ブロックを４−４線で
切断したときの縦断面図。

【図５】本発明に係る内燃機関の好適な実施例の部分断
面透視図。

【図６】本発明に係る内燃機関の他の実施例の部分断面
透視図。

【図７】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロックの
作動順序を示す表。

【図８】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロックの
エネルギー出力を示す図。

【図９】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロックの
エネルギー出力を示す図。

【図１０】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロック
のエネルギー出力を示す図。

【図１１】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロック
のエネルギー出力を示す図。

【図１２】本発明に係る内燃機関のシリンダ・ブロック
のエネルギー出力を示す図。

【符号の説明】

１０ ケーシング １２ スパーク・プラグ １４ 吸気ポート １６ 排気ポート ２０ シリンダ・ブロック ２２ シリンダ ２４ 出力シャフト ３０ 主シャフト ３２ 主ギヤ ２２０ ピストン ２２２ コネクティング・ロッド ２２４ ピニオン

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関であって、 ケーシングであって、その外周上に配置された複数のス
   パーク・プラグと、前記外周に形成された複数の排気ポ
   ートおよび複数の吸気ポートとを有するケーシングと、 前記ケーシングの中心に設けられたシャフトと、 前記シャフトに取り付けられた複数のギヤと、 前記ケーシング内に一列にかつ回転可能に設けられ、か
   つ前記ギヤに対応する複数のシリンダ・ブロックであっ
   て、各シリンダ・ブロックは、ピストンを受けるために
   前記シリンダ・ブロックの円周の一部に沿って形成され
   た複数のシリンダを有し、各シリンダは前記シリンダ・
   ブロックの回転時に前記スパーク・プラグ、排気ポート
   または吸気ポートに接近可能であり、該シリンダ内に前
   記ピストンは、前記ギヤと噛み合うピニオンに枢軸結合
   されたコネクティング・ロッドに枢動可能に取り付けら
   れている、複数のシリンダ・ブロックと、 前記シリンダ・ブロックの端部に一体に形成された出力
   シャフトとを備え、 前記コネクティング・ロッドは前記ピニオンに偏心して
   取り付けられ、該ピニオンは別のシャフトにより前記シ
   リンダ・ブロックに取り付けられ、 各シリンダ・ブロックは４つのシリンダを含み、前記ケ
   ーシングは各シリンダ・ブロックに対する２つの前記ス
   パーク・プラグ、２つの前記排気ポートおよび２つの前
   記吸気ポートを有し、 前記シリンダ・ブロックは前記ケーシング内に回転方向
   に互いにずらされて配置され、 前記シリンダの中心線は前記ケーシングの中心線に対し
   て非放射状であり、 前記ピストンは、前記コネクティング・ロッドによって
   前記ピニオンを回転させるために動力ストローク、排気
   ストローク、吸気ストロークおよび圧縮ストロークを経
   る連続的な往復運動をし、前記ピニオンの回転は、前記
   出力シャフトを介して回転動力の出力を供給するために
   前記シリンダ・ブロックを前記ギヤに対応して回転させ
   る、内燃機関。
2. 【請求項２】 前記スパーク・プラグは前記ケーシング
   上の一直線上に配列されている請求項１に記載の内燃機
   関。